JP3066947B2 - Sensor circuit - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、測定対象とする検出量
を基準光の変調として検出するセンサ回路に関するもの
であり、特にこの基準光の安定化が図られたセンサ回路
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor circuit for detecting a detection quantity to be measured as modulation of a reference light, and more particularly to a sensor circuit in which the reference light is stabilized.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種のセンサ回路としては、例
えば、取り引き電力量を計量する電子式積算電力量計の
電流計測部に用いられている電流センサ回路がある。2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of sensor circuit, there is, for example, a current sensor circuit used in a current measuring section of an electronic integrated watt-hour meter for measuring a transaction power amount.
【0003】図3はこの電流センサ回路の構成を示すブ
ロック図である。発光ダイオード(LED)1から光フ
ァイバ2を介して光電流センサ3へ直流基準光が照射さ
れている。光電流センサ3は、図示しない引き込み電線
に流れる電流の量をこの電流が作る磁界の強さによって
検出し、照射される基準光に検出電流量に応じた変調を
加える。つまり、光電流センサ3は検出電流量が大きい
ときには基準光の光量を増大して出力し、また、検出電
流量が小さいときには基準光の光量を低下させて出力す
る。このように変調が加えられた基準光は光ファイバ4
を介してフォトセンサ5に伝えられ、フォトセンサ5は
受光した光信号を電流Ip に光電変換する。この電流I
p は、直流基準光に相当する直流成分と、光電流センサ
3によって変調が加えられて生じた交流成分とからな
る。この交流成分が検出量つまり測定電流量に相当して
いる。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the current sensor circuit. DC reference light is emitted from a light emitting diode (LED) 1 to an optical current sensor 3 via an optical fiber 2. The photocurrent sensor 3 detects the amount of current flowing through a drawing wire (not shown) based on the strength of a magnetic field generated by the current, and modulates the irradiated reference light according to the detected current amount. In other words, the photocurrent sensor 3 increases and outputs the amount of reference light when the detected current amount is large, and decreases and outputs the reference light amount when the detected current amount is small. The reference light thus modulated is applied to the optical fiber 4
To the photosensor 5, and the photosensor 5 photoelectrically converts the received optical signal into a current Ip. This current I
p is composed of a DC component corresponding to the DC reference light and an AC component generated by modulation by the photocurrent sensor 3. This AC component corresponds to the detected amount, that is, the measured current amount.
【0004】電流差引回路6はこのフォトセンサ5の出
力電流Ip から、直流基準光の大部分に相当する直流電
流成分(Iref −Iα)を減算する。直流基準光の全て
に相当する直流電流成分Iref を減算しないのは、所定
の直流電流成分Iαをフィードバックして光電流センサ
3に照射される基準光の光量を一定に保つためである。
減算された電流は電流/電圧変換器7で電圧信号に変換
され、センシング電圧Vs として図示しない乗算器へ出
力される。乗算器では、電子式電力量計の電圧計測部で
測定された電圧値と、電流/電圧変換器7から出力され
た電圧値とが乗算され、使用電力量が算出される。ま
た、電流/電圧変換器7の出力はローパスフィルタ8に
も与えられており、このローパスフィルタ8において、
センシング電圧Vs に含まれている直流(DC)電圧成
分Voff が取り出される。このDC電圧成分Voff は上
記の直流電流成分Iαに相当しており、電圧/電流変換
器9で再び電流Ioff に変換される。LED1はDC電
圧成分Voff に対応したこの電流Ioff によって駆動さ
れ、直流基準光を出射する。A current subtraction circuit 6 subtracts a DC current component (Iref-Iα) corresponding to most of the DC reference light from the output current Ip of the photosensor 5. The reason why the DC current component Iref corresponding to all of the DC reference light is not subtracted is that a predetermined DC current component Iα is fed back to keep the light amount of the reference light irradiated on the photocurrent sensor 3 constant.
The subtracted current is converted into a voltage signal by a current / voltage converter 7 and output to a multiplier (not shown) as a sensing voltage Vs. The multiplier multiplies the voltage value measured by the voltage measurement unit of the electronic watt-hour meter by the voltage value output from the current / voltage converter 7 to calculate the power consumption. Further, the output of the current / voltage converter 7 is also supplied to a low-pass filter 8, and in this low-pass filter 8,
A direct current (DC) voltage component Voff included in the sensing voltage Vs is extracted. This DC voltage component Voff corresponds to the above-described DC current component Iα, and is converted again by the voltage / current converter 9 into the current Ioff. The LED 1 is driven by the current Ioff corresponding to the DC voltage component Voff, and emits DC reference light.
【0005】このようなセンサ回路において、LED1
から光電流センサ3に照射される直流基準光の光量が何
等かの原因によって変動した場合、この変動はセンシン
グ電圧Vs 中のDC電圧成分Voff の変化となって現
れ、ローパスフィルタ8によって取り出される。このD
C電圧成分Voff の変化により、電圧/電流変換器9で
生じるLED駆動電流Ioff がフィードバック制御さ
れ、LED1から光電流センサ3に照射される光量は常
に一定量に保たれている。つまり、このセンサ回路では
基準光の直流成分がフィードバックループを形成してい
る。In such a sensor circuit, the LED 1
If the light amount of the DC reference light applied to the photocurrent sensor 3 fluctuates for some reason, this fluctuation appears as a change in the DC voltage component Voff in the sensing voltage Vs, and is taken out by the low-pass filter 8. This D
Due to the change in the C voltage component Voff, the LED drive current Ioff generated in the voltage / current converter 9 is feedback-controlled, and the amount of light emitted from the LED 1 to the photocurrent sensor 3 is always kept at a constant amount. That is, in this sensor circuit, the DC component of the reference light forms a feedback loop.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のセンサ回路においては、この閉ループをフィードバ
ックする基準光の直流成分が、電流/電圧変換器7のセ
ンシング電圧出力にDC電圧成分Voff となって現れ
る。このDC電圧成分Voff はもともと小さな値である
が、乗算器へ出力されるセンシング電圧出力にこのDC
電圧成分Voff が重畳していると、測定電力量に計量誤
差を生じる要因になる。例えば、検出電流の低電流域に
おいては、センシング電圧Vs 中にこのDC電圧成分V
off の占める割合が高くなり、測定誤差を生じる。この
ため、従来のセンサ回路は、広範囲のダイナミックレン
ジで高精度に電流計測をする能力が要求される電子式電
力量計には適していなかった。However, in the above-mentioned conventional sensor circuit, the DC component of the reference light that feeds back the closed loop appears as a DC voltage component Voff in the sensing voltage output of the current / voltage converter 7. . Although this DC voltage component Voff is originally a small value, this DC voltage component Voff is applied to the sensing voltage output to the multiplier.
When the voltage component Voff is superimposed, it causes a measurement error in the measured power amount. For example, in the low current range of the detection current, the DC voltage component V
Off occupies a higher proportion, causing measurement errors. For this reason, the conventional sensor circuit is not suitable for an electronic watt-hour meter which is required to have a capability of measuring a current with high accuracy over a wide dynamic range.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するためになされたもので、直流基準光を出射す
る発光手段と、照射されたこの直流基準光に検出量に応
じた変調を加える検出手段と、この検出手段によって変
調が加えられた光信号を電気信号に変換する光電変換手
段と、この光電変換手段の電気信号出力から直流基準光
に相当する一定の直流電気成分を除去し、検出手段で検
出された変調を電気信号として抽出する信号抽出手段
と、この信号抽出手段の出力から直流電気成分を電流と
して取り出す直流成分監視手段と、発光手段が直流基準
光を出射するのに必要な電流を発生する電流源と、直流
成分監視手段で取り出された電流および電流源で発生し
た電流を加算し、この加算電流で発光手段を駆動する発
光駆動手段とを備え、センサ回路を構成した。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a light-emitting means for emitting a DC reference light, and a modulation according to an amount of detection of the irradiated DC reference light. A photoelectric conversion means for converting an optical signal modulated by the detection means into an electric signal, and removing a constant DC electric component corresponding to a DC reference light from an electric signal output of the photoelectric conversion means. A signal extraction unit that extracts the modulation detected by the detection unit as an electric signal; a DC component monitoring unit that extracts a DC electric component from the output of the signal extraction unit as a current; and a light emitting unit that emits DC reference light. A current source that generates a current necessary for the current, and a light emission driving unit that adds the current extracted by the DC component monitoring unit and the current generated by the current source, and drives the light emitting unit with the added current. To constitute a sensor circuit.
【0008】また、上記光電変換手段を、光信号を電流
信号に変換するホトダイオードで構成し、上記信号抽出
手段を、このホトダイオードの出力電流から直流基準光
に相当する一定の直流電流成分を減算する減算器と、こ
の減算器から出力される電流信号を電圧信号に変換する
電流電圧変換器とから構成し、また、上記直流成分監視
手段を、この電流電圧変換器の出力から直流電圧成分を
通過させる濾波器と、この濾波器の出力電圧を電流に変
換する抵抗器とから構成した。The photoelectric conversion means is constituted by a photodiode for converting an optical signal into a current signal, and the signal extracting means subtracts a constant DC current component corresponding to DC reference light from the output current of the photodiode. A subtractor, and a current-to-voltage converter for converting a current signal output from the subtractor into a voltage signal. The DC-component monitoring means passes a DC voltage component from an output of the current-to-voltage converter. And a resistor for converting the output voltage of the filter into a current.
【0009】また、上記検出手段は、測定対象検出量が
電流量であり、電流が作る磁界の強さに応じた変調を直
流基準光に加えることを特徴とする。Further, the detecting means is characterized in that the detected amount of the object to be measured is a current amount, and modulates the DC reference light according to the strength of the magnetic field generated by the current.
【0010】[0010]
【作用】信号抽出手段では光電変換手段の電気信号出力
から直流基準光の全直流成分に相当する直流電気成分が
除去される。従って、この信号抽出手段からは、検出手
段で直流基準光に加えられた変調成分のみが取り出さ
れ、検出出力には直流電気成分は現れない。よって、直
流成分監視手段からは直流電気成分は取り出されない。In the signal extracting means, a DC electric component corresponding to all DC components of the DC reference light is removed from the electric signal output of the photoelectric conversion means. Therefore, only the modulation component added to the DC reference light by the detection means is extracted from the signal extraction means, and no DC electric component appears in the detection output. Therefore, no DC electric component is extracted from the DC component monitoring means.
【0011】一方、検出手段に照射される直流基準光の
光量に変動が生じると、光電変換手段から出力される電
気信号の直流成分にはこの光量変動に応じた変化が生じ
る。信号抽出手段では光電変換手段の電気信号出力から
一定の直流電気成分を除去しているため、信号抽出手段
の検出出力には光量変動に応じた直流電気成分が現れ
る。従って、直流成分監視手段はこの光量変動に応じた
直流電気成分を電流として出力する。発光手段は、直流
成分監視手段および電流源の各出力電流の加算電流によ
って駆動されており、光量変動がないときには電流源の
出力電流のみによって駆動されている。しかし、光量変
動が生じて直流成分監視手段から直流電気成分が取り出
されると、発光手段は、電流源の出力する電流に直流成
分監視手段の出力電流が加算された電流によって駆動さ
れるようになる。従って、発光手段から検出手段に照射
される直流基準光の光量は、生じた光量変動を打ち消す
光量にフィードバック制御される。On the other hand, when the amount of the DC reference light applied to the detecting means varies, the DC component of the electric signal output from the photoelectric conversion means varies according to the variation in the amount of light. Since the signal extracting unit removes a constant DC electric component from the electric signal output of the photoelectric conversion unit, a DC electric component corresponding to the light quantity fluctuation appears in the detection output of the signal extracting unit. Therefore, the DC component monitoring means outputs a DC electric component corresponding to the light quantity fluctuation as a current. The light emitting means is driven by the addition current of the DC component monitoring means and the respective output currents of the current source, and is driven only by the output current of the current source when there is no light quantity fluctuation. However, when the DC electric component is extracted from the DC component monitoring unit due to the light quantity fluctuation, the light emitting unit is driven by the current obtained by adding the output current of the DC component monitoring unit to the current output from the current source. . Therefore, the light amount of the DC reference light emitted from the light emitting unit to the detecting unit is feedback-controlled to the light amount that cancels the generated light amount fluctuation.
【0012】[0012]
【実施例】次に、本発明によるセンサ回路を電子式積算
電力量計の電流計測部に適用した一実施例について説明
する。Next, an embodiment in which the sensor circuit according to the present invention is applied to a current measuring section of an electronic integrated watt-hour meter will be described.
【0013】図1は本実施例によるセンサ回路の構成を
示すブロック図である。LED11は図2(a)のグラ
フに示す一定の直流基準光を出射している。ここで同グ
ラフの横軸は時間であり、縦軸はLED11の出射光の
光量である。この直流基準光は光ファイバ12を伝搬し
て光電流センサ13に照射される。光電流センサ13に
は、電子式積算電力量計に引き込まれている電線に流れ
る電流が作る磁界が印加されている。光電流センサ13
は照射される直流基準光を印加磁界に応じて偏光する。
印加磁界の強さは引き込み電線に流れる電流量に比例し
て変化するため、光電流センサ13は印加磁界の強さに
応じた変調つまり検出電流量に応じた変調を直流基準光
に加える。図2(b)はこのように変調を加えられた直
流基準光を示すグラフである。ここで同グラフの横軸は
時間であり、縦軸は光電流センサ13の出射光の光量で
ある。同グラフに示すように、加えられた変調は直流基
準光の交流振幅となって現れ、同図(a)に示す直流基
準光の直流成分に変調分が交流成分として重畳する。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a sensor circuit according to the present embodiment. The LED 11 emits a constant DC reference light shown in the graph of FIG. Here, the horizontal axis of the graph is time, and the vertical axis is the amount of light emitted from the LED 11. This DC reference light propagates through the optical fiber 12 and irradiates the photocurrent sensor 13. The photocurrent sensor 13 is applied with a magnetic field generated by a current flowing through an electric wire drawn into the electronic integrated watt-hour meter. Photocurrent sensor 13
Polarizes the irradiated DC reference light according to the applied magnetic field.
Since the strength of the applied magnetic field changes in proportion to the amount of current flowing through the service wire, the photocurrent sensor 13 applies modulation corresponding to the strength of the applied magnetic field, that is, modulation corresponding to the detected current amount, to the DC reference light. FIG. 2B is a graph showing the DC reference light thus modulated. Here, the horizontal axis of the graph is time, and the vertical axis is the amount of light emitted from the photocurrent sensor 13. As shown in the graph, the added modulation appears as an AC amplitude of the DC reference light, and the modulation component is superimposed as an AC component on the DC component of the DC reference light shown in FIG.
【0014】光電流センサ13によって変調が加えられ
た基準光は光ファイバ14によってフォトセンサ15に
伝搬される。光電変換手段を構成するフォトセンサ15
はピンホトダイオードからなり、変調が加えられた基準
光を電流Ip に変換する。減算器を構成する電流差引回
路16はこのフォトセンサ15の出力電流Ip から一定
の直流電流成分Iref を減算する。この直流電流成分I
ref はLED11から出射される直流基準光の図2
(a)に示す直流分に相当している。電流差引回路16
によるこの減算は、実際にはフォトセンサ15の出力電
流Ip に電流成分−Iref が加算されることによって行
われる。この減算結果は電流/電圧変換器17に与えら
れ、電流信号は電圧信号に変換される。これら電流差引
回路16と電流/電圧変換器17とは、光電流センサ1
3で検出された変調を電気信号として抽出する信号抽出
手段を構成している。電流/電圧変換器17のセンシン
グ電圧出力は図示しない乗算器へ与えられ、電子式積算
電力量計の電圧計測部で検出される電圧値と乗算され、
使用電力量が算出される。The reference light modulated by the photocurrent sensor 13 is propagated to the photosensor 15 by the optical fiber 14. Photosensor 15 constituting photoelectric conversion means
Is composed of a pin photodiode, and converts the modulated reference light into a current Ip. A current subtraction circuit 16 constituting a subtractor subtracts a constant DC current component Iref from the output current Ip of the photosensor 15. This DC current component I
ref is the DC reference light emitted from the LED 11 in FIG.
This corresponds to the DC component shown in FIG. Current subtraction circuit 16
Is actually performed by adding a current component -Iref to the output current Ip of the photosensor 15. The result of the subtraction is provided to the current / voltage converter 17, and the current signal is converted into a voltage signal. The current subtraction circuit 16 and the current / voltage converter 17 are connected to the photocurrent sensor 1
3 constitutes a signal extracting means for extracting the modulation detected in 3 as an electric signal. The sensing voltage output of the current / voltage converter 17 is provided to a multiplier (not shown), and is multiplied by a voltage value detected by a voltage measuring unit of the electronic integrated watt-hour meter.
The power consumption is calculated.
【0015】また、電流/電圧変換器17の出力はロー
パスフィルタ18にも与えられており、ローパスフィル
タ18は電流/電圧変換器17の出力センシング電圧V
s からDC電圧成分Voff を取り出す。取り出されたD
C電圧Voff は電流/電圧変換器を構成する抵抗器19
によって電流Ioff に変換される。これらローパスフィ
ルタ18と抵抗器19とは、信号抽出手段の出力から直
流電気成分を電流として取り出す直流成分監視手段を構
成している。この抵抗器19によって変換された電流I
off は電流加算器20に与えられている。また、電流加
算器20には基準光用電流源21で発生される一定電流
I1 も与えられている。この一定電流I1 は、フィード
バックループの安定時に電流/電圧変換器17から出力
されるセンシング電圧Vs にDC電圧成分Voff が現れ
ないように調整されて得られる電流であり、LED11
が図2(a)に示す直流基準光を出射するのに必要な電
流である。ここで、電流調整は、基準光用電流源21を
構成する可変抵抗器(ボリューム)の調整や、ディップ
スイッチの設定等によって行われる。発光駆動手段を構
成する電流加算器20は、抵抗器19から出力される電
流Ioff と基準光用電流源21から出力される電流I1
とを加算し、この加算電流を増幅した電流でLED11
を駆動している。The output of the current / voltage converter 17 is also supplied to a low-pass filter 18, which outputs the output sensing voltage V of the current / voltage converter 17.
The DC voltage component Voff is extracted from s. D taken out
The C voltage Voff is determined by a resistor 19 constituting a current / voltage converter.
Is converted into a current Ioff. The low-pass filter 18 and the resistor 19 constitute a DC component monitoring unit that extracts a DC electric component from the output of the signal extraction unit as a current. The current I converted by the resistor 19
off is given to the current adder 20. The current adder 20 is also supplied with a constant current I1 generated by the reference light current source 21. The constant current I1 is a current obtained by adjusting the sensing voltage Vs output from the current / voltage converter 17 so that the DC voltage component Voff does not appear when the feedback loop is stabilized.
Is a current required to emit the DC reference light shown in FIG. Here, the current adjustment is performed by adjusting a variable resistor (volume) constituting the reference light current source 21, setting a dip switch, and the like. The current adder 20 constituting the light emission driving means includes a current Ioff output from the resistor 19 and a current I1 output from the reference light current source 21.
And the current obtained by amplifying the added current is
Is driving.
【0016】このような構成の本実施例によるセンサ回
路では、上記のように、電流差引回路16によってフォ
トセンサ15の出力電流Ip から直流基準光の全直流成
分に相当する直流電流成分Iref が除去されている。従
って、図2(c)のグラフに示す電流/電圧変換器17
のセンシング電圧出力には直流成分は現れず、光電流セ
ンサ13で直流基準光に加えられた変調成分のみが取り
出されている。ここで同グラフの横軸は時間であり、縦
軸は電圧である。よって、ローパスフィルタ18からは
直流電気成分が取り出されず、抵抗器19から出力され
る電流Ioff はゼロになっている。すなわち、LED1
1は基準光用電流源21で発生される一定電流I1 のみ
によって駆動されており、LED11は図2(a)に示
す一定光量の直流基準光を出射している。In the sensor circuit according to the present embodiment having such a configuration, as described above, the DC current component Iref corresponding to all DC components of the DC reference light is removed from the output current Ip of the photosensor 15 by the current subtraction circuit 16. Have been. Therefore, the current / voltage converter 17 shown in the graph of FIG.
No DC component appears in the sensing voltage output, and only the modulation component added to the DC reference light by the photocurrent sensor 13 is extracted. Here, the horizontal axis of the graph is time, and the vertical axis is voltage. Therefore, no DC electric component is extracted from the low-pass filter 18, and the current Ioff output from the resistor 19 is zero. That is, LED1
1 is driven only by a constant current I1 generated by the reference light current source 21, and the LED 11 emits a DC reference light having a constant light quantity shown in FIG.
【0017】ところで、LED11から光電流センサ1
3に照射される直流基準光の光量は変動することがあ
る。この変動を生じる要因としては、例えばLED11
や光電流センサ13の経年変化が挙げられる。LED1
1自体の発光量は経年変化によって低下し、また、光電
流センサ13を形成するセンサ光学素子の経年変化によ
って光電流センサ13が感じ取る光量は低下する。ま
た、直流基準光を伝搬する光ファイバ12に曲げ等によ
る歪みが生じると、この歪みが基準光の光量変動の要因
になることもある。つまり、この歪みによって光ファイ
バ12の屈折率が変化すると、この屈折率変化に伴って
光ファイバ12を伝搬する光の減衰量が変化し、光電流
センサ13に照射される光量が変動する。By the way, from the LED 11 to the photocurrent sensor 1
The light amount of the DC reference light applied to the light source 3 may fluctuate. Factors that cause this variation include, for example, LED 11
And aging of the photocurrent sensor 13. LED1
The light emission amount of the photocurrent sensor 1 itself decreases with aging, and the light amount sensed by the photocurrent sensor 13 decreases with aging of the sensor optical element forming the photocurrent sensor 13. Further, when distortion occurs due to bending or the like in the optical fiber 12 that propagates the DC reference light, the distortion may cause a variation in the amount of reference light. That is, when the refractive index of the optical fiber 12 changes due to the distortion, the attenuation of the light propagating through the optical fiber 12 changes with the change in the refractive index, and the amount of light applied to the photocurrent sensor 13 changes.
【0018】光電流センサ13に照射される直流基準光
の光量にこのような変動が生じると、フォトセンサ15
から出力される電流Ip の直流成分にはこの光量変動に
応じた変化が生じる。フォトセンサ15の出力からは電
流差引回路16によって一定の直流電流成分Iref が除
去されているため、電流/電圧変換器17のセンシング
電圧出力には光量変動に応じたDC電圧成分Voff が現
れる。従って、ローパスフィルタ18によってこのDC
電圧成分Voff が取り出され、抵抗器19からは光量変
動に応じた正または負の直流電流Ioff が出力される。
このため、電流加算器20の出力電流は、基準光用電流
源21の発生する一定電流I1 に抵抗器19からの電流
Ioff が加えられた電流I1 +Ioff となり、LED1
1はこの加算電流によって駆動される。従って、LED
11から出射される直流基準光の光量は、生じた光量変
動に応じて増加または減少し、光電流センサ13に照射
される直流基準光の光量は変動前の一定光量に調整され
る。すなわち、本実施例によるセンサ回路においても、
LED11から出射される基準光の光量は生じた変動を
打ち消す光量にフィードバック制御され、光電流センサ
13には常に一定光量の直流基準光が照射される。When such a change occurs in the amount of DC reference light applied to the photocurrent sensor 13, the photosensor 15
Changes in the DC component of the current Ip output from the light source according to the light quantity fluctuation. Since a constant DC current component Iref is removed from the output of the photosensor 15 by the current subtraction circuit 16, a DC voltage component Voff according to the light quantity fluctuation appears in the sensing voltage output of the current / voltage converter 17. Therefore, this DC is controlled by the low-pass filter 18.
The voltage component Voff is taken out, and the resistor 19 outputs a positive or negative DC current Ioff according to the light quantity fluctuation.
Therefore, the output current of the current adder 20 becomes the current I1 + Ioff obtained by adding the current Ioff from the resistor 19 to the constant current I1 generated by the reference light current source 21.
1 is driven by this added current. Therefore, LED
The light amount of the DC reference light emitted from 11 increases or decreases in accordance with the generated light amount fluctuation, and the light amount of the DC reference light irradiated on the photocurrent sensor 13 is adjusted to a constant light amount before the fluctuation. That is, in the sensor circuit according to the present embodiment,
The light amount of the reference light emitted from the LED 11 is feedback-controlled to a light amount that cancels the generated fluctuation, and the photocurrent sensor 13 is always irradiated with a constant light amount of the DC reference light.
【0019】本実施例によるセンサ回路と従来のセンサ
回路との相違は次のように説明することができる。つま
り、従来のセンサ回路におけるLEDは、センシング電
圧出力に常時現れるDC電圧成分Voff に応じた直流電
流Ioff をLED駆動電流ILED としていた(ILED =
Ioff )。しかし、本実施例によるセンサ回路では、上
述の加算電流I1 +Ioff をLED駆動電流としている
(ILED =I1 +Ioff )。LEDの発光量を本実施例
でも従来と同じにするには、ILED は従来でも本実施例
でも一定値でなければならない。従って、本実施例で
は、前述のように基準光用電流源21が発生する電流I
1 を調整してこの電流I1 を従来のLED駆動電流ILE
D と等しく設定し、抵抗器19から出力される電流Iof
f をゼロにしてLED駆動電流ILED を従来と同じ電流
値に保っている。抵抗器19から出力される電流Ioff
がゼロということはセンシング電圧Vs 中のDC電圧成
分Voff がゼロということであり、本実施例によればセ
ンシング電圧Vs 中に従来含まれていたDC電圧成分V
off は除去される。The difference between the sensor circuit according to the present embodiment and the conventional sensor circuit can be explained as follows. That is, the LED in the conventional sensor circuit uses the DC current Ioff according to the DC voltage component Voff always appearing in the sensing voltage output as the LED driving current ILED (ILED =
Ioff). However, in the sensor circuit according to the present embodiment, the above-described added current I1 + Ioff is used as the LED drive current (ILED = I1 + Ioff). In order to make the light emission amount of the LED the same in the present embodiment as in the prior art, the ILED must be a constant value in the conventional and the present embodiment. Therefore, in the present embodiment, as described above, the current I
1 to adjust this current I1 to the conventional LED drive current ILE
D and the current Iof output from the resistor 19
f is set to zero to keep the LED drive current ILED at the same current value as before. The current Ioff output from the resistor 19
Is zero, which means that the DC voltage component Voff in the sensing voltage Vs is zero. According to the present embodiment, the DC voltage component Voff conventionally included in the sensing voltage Vs
off is removed.
【0020】このように本実施例によるセンサ回路にお
いては、電流/電圧変換器17から出力されるセンシン
グ電圧Vs にDC電圧成分Voff は通常現れない。この
ため、乗算器へは光電流センサ13で検出された交流信
号成分のみが出力され、従来のように、LED駆動のた
めのDC電圧成分Voff が出力されることはない。従っ
て、本実施例では、乗算器において正確な検出量に基づ
いた乗算が行われ、使用電力量は正確に算出される。As described above, in the sensor circuit according to the present embodiment, the DC voltage component Voff does not usually appear in the sensing voltage Vs output from the current / voltage converter 17. Therefore, only the AC signal component detected by the photocurrent sensor 13 is output to the multiplier, and the DC voltage component Voff for driving the LED is not output unlike the related art. Therefore, in this embodiment, the multiplier performs multiplication based on the accurate detection amount, and the power consumption is accurately calculated.
【0021】また、光電流センサ13に照射される光量
に変動が生じた場合には、センシング電圧Vs に光量変
動に応じたDC電圧成分Voff が現れるが、このDC電
圧成分Voff はフィードバックループを安定化させるの
に必要な僅かな成分である。つまり、このDC電圧成分
Voff は、従来の電流/電圧変換器のセンシング電圧出
力に常時現れる、LED駆動のためのDC電圧成分Vof
f に比べて極小さなものである。従って、光量変動が生
じてセンシング電圧Vs にDC電圧成分Voffが現れ、
このDC電圧成分Voff が乗算器へ出力されたとして
も、生じる計量誤差は従来の計量誤差に比較して微々た
るものである。よって、本実施例によるセンサ回路によ
れば、光電流センサ13に照射される基準光の光量安定
精度を従前と同様に維持しながら、検出電流の低電流域
において、センシング電圧Vs 中にDC電圧成分Voff
が占める割合を大きく低下させることが出来る。When the light quantity applied to the photocurrent sensor 13 fluctuates, a DC voltage component Voff corresponding to the light quantity fluctuation appears in the sensing voltage Vs, and the DC voltage component Voff stabilizes the feedback loop. It is a small component necessary to make That is, the DC voltage component Voff always appears in the sensing voltage output of the conventional current / voltage converter, and is the DC voltage component Vof for driving the LED.
It is extremely small compared to f. Accordingly, a light amount fluctuation occurs, and a DC voltage component Voff appears in the sensing voltage Vs,
Even if this DC voltage component Voff is output to the multiplier, the weighing error that occurs is insignificant compared to the conventional weighing error. Therefore, according to the sensor circuit according to the present embodiment, the DC voltage is included in the sensing voltage Vs in the low current range of the detection current while maintaining the light amount stability accuracy of the reference light irradiated to the photocurrent sensor 13 as before. Component Voff
Can be greatly reduced.
【0022】このように本実施例によれば、光量安定化
の目的精度を維持しつつ、センシング電圧に含まれるオ
フセット電圧を少ない追加部品で容易にゼロにすること
が出来る。このため、従来に比較して測定電力量の計量
精度を格段と向上させることができるセンサ回路が簡易
に実現され、広範囲のダイナミックレンジで高精度に電
流計測をする電子式電力量計に適した高精度な電流セン
サ回路を提供することが可能となる。As described above, according to this embodiment, the offset voltage included in the sensing voltage can be easily reduced to zero with a small number of additional components, while maintaining the target accuracy of the light amount stabilization. For this reason, a sensor circuit that can significantly improve the measurement accuracy of the measured electric energy compared to the conventional one is easily realized, and is suitable for an electronic watt-hour meter that performs current measurement with high accuracy over a wide dynamic range. It is possible to provide a highly accurate current sensor circuit.
【0023】なお、上記実施例では本発明を電子式積算
電力量計の電流計側部に適用した場合について説明した
が、本発明によるセンサ回路はこのような電流計測セン
サ回路に限定されるものではない。すなわち、検出量に
応じて基準光に変調を加わえるセンサ素子を備えたセン
サ回路であれば良く、測定対象は必ずしも電流量に限ら
れるものではない。このような測定対象の異なるセンサ
回路に本発明を適用した場合においても、上記実施例と
同様な効果が奏される。In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the ammeter side of the electronic integrated watt-hour meter has been described. However, the sensor circuit according to the present invention is not limited to such a current measuring sensor circuit. is not. That is, any sensor circuit having a sensor element that modulates the reference light in accordance with the detection amount may be used, and the measurement target is not necessarily limited to the current amount. Even when the present invention is applied to such sensor circuits having different measurement targets, the same effects as those of the above embodiment can be obtained.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、信
号抽出手段からは、検出手段で直流基準光に加えられた
変調成分のみが取り出され、検出出力には原則として直
流電気成分は現れない。また、検出手段に照射される直
流基準光の光量に変動が生じた場合には信号抽出手段の
検出出力に直流電気成分が現れるが、この直流電気成分
は光量変動に応じた僅かなものである。このため、検出
手段に照射される光量の安定精度を維持しながら、検出
量を正確に計測することが出来るセンサ回路が簡易な構
成で提供される。As described above, according to the present invention, only the modulated component added to the DC reference light by the detecting means is extracted from the signal extracting means, and the DC electric component appears in the detection output in principle. Absent. Further, when the light amount of the DC reference light applied to the detecting unit fluctuates, a DC electric component appears in the detection output of the signal extracting unit, but this DC electric component is a slight one corresponding to the light amount fluctuation. . Therefore, a sensor circuit with a simple configuration that can accurately measure the detected amount while maintaining the stability accuracy of the amount of light applied to the detecting unit is provided.
【図1】本発明の一実施例によるセンサ回路の構成を示
すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a sensor circuit according to one embodiment of the present invention.
【図2】本実施例によるセンサ回路各部の信号波形を示
すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a signal waveform of each part of the sensor circuit according to the present embodiment.
【図3】従来のセンサ回路の構成を示すブロック図であ
る。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a conventional sensor circuit.
11…発光ダイオード(LED) 12,14…光ファイバ 13…光電流センサ 15…フォトセンサ 16…電流差引回路 17…電流/電圧変換器 18…ローパスフィルタ 19…抵抗器 20…電流加算器 21…基準光用電流源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Light emitting diode (LED) 12, 14 ... Optical fiber 13 ... Photocurrent sensor 15 ... Photosensor 16 ... Current subtraction circuit 17 ... Current / voltage converter 18 ... Low pass filter 19 ... Resistor 20 ... Current adder 21 ... Reference Current source for light
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 19/00 G01R 21/00 - 22/04 G01R 11/00 - 11/66 G01J 1/02 Continuation of the front page (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01R 19/00 G01R 21/00-22/04 G01R 11/00-11/66 G01J 1/02
Claims (3)
されたこの直流基準光に検出量に応じた変調を加える検
出手段と、この検出手段によって変調が加えられた光信
号を電気信号に変換する光電変換手段と、この光電変換
手段の電気信号出力から前記直流基準光に相当する一定
の直流電気成分を除去して前記検出手段で検出された変
調を電気信号として抽出する信号抽出手段と、この信号
抽出手段の出力から直流電気成分を電流として取り出す
直流成分監視手段と、前記発光手段が前記直流基準光を
出射するのに必要な電流を発生する電流源と、前記直流
成分監視手段で取り出された電流および前記電流源で発
生した電流を加算してこの加算電流で前記発光手段を駆
動する発光駆動手段とを備えて構成されたセンサ回路。A light emitting means for emitting a DC reference light; a detecting means for modulating the irradiated DC reference light in accordance with a detection amount; and an optical signal modulated by the detecting means into an electric signal. Photoelectric conversion means for converting, and signal extraction means for removing a constant DC electric component corresponding to the DC reference light from the electric signal output of the photoelectric conversion means and extracting the modulation detected by the detection means as an electric signal; A DC component monitoring unit that extracts a DC electric component as a current from the output of the signal extraction unit, a current source that generates a current necessary for the light emitting unit to emit the DC reference light, and a DC component monitoring unit. A light emission drive unit configured to add the extracted current and the current generated by the current source and drive the light emission unit with the added current.
変換するホトダイオードからなり、 前記信号抽出手段は、このホトダイオードの出力電流か
ら前記直流基準光に相当する一定の直流電流成分を減算
する減算器と、この減算器から出力される電流信号を電
圧信号に変換する電流電圧変換器とからなり、 前記直流成分監視手段は、この電流電圧変換器の出力か
ら直流電圧成分を通過させる濾波器と、この濾波器の出
力電圧を電流に変換する抵抗器とからなることを特徴と
する請求項1記載のセンサ回路。2. The photoelectric conversion means comprises a photodiode for converting an optical signal into a current signal. The signal extraction means subtracts a constant DC current component corresponding to the DC reference light from an output current of the photodiode. And a current-to-voltage converter that converts a current signal output from the subtractor into a voltage signal, wherein the DC component monitoring means includes a filter that passes a DC voltage component from the output of the current-to-voltage converter. 2. The sensor circuit according to claim 1, further comprising a resistor for converting an output voltage of the filter into a current.
電流が作る磁界の強さに応じた変調を前記直流基準光に
加えることを特徴とする請求項2記載のセンサ回路。3. The detection amount of the detection means is a current amount,
3. The sensor circuit according to claim 2, wherein a modulation corresponding to a strength of a magnetic field generated by a current is applied to the DC reference light.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7266151A JP3066947B2 (en) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | Sensor circuit |
Applications Claiming Priority (1)
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JP7266151A JP3066947B2 (en) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | Sensor circuit |
Publications (2)
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JPH0989947A JPH0989947A (en) | 1997-04-04 |
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